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引水隧洞圆形断面与城门洞型方案比较重庆中环建设有限公司盖下坝项目部一、项目概况•重庆云阳盖下坝水电站工程位于重庆市云阳县和奉节县境内的长江一级支流长滩河中上游河段，距下游长江入口处的故陵镇约45km，距云阳县城约72km。该电站以发电为主，电站装机容量120MW，保证出力31MW，多年平均发电量3.659亿KW.h，装机利用小时数3049h。工程枢纽主要由混凝土双曲拱坝及左岸引水发电系统组成。引水系统布置在长滩河左岸山体内，由进水口、引水隧洞、调压井及压力管道组成，采用一洞三机的布置方式。•进水口位于大坝上游约200m处，布置在长滩河的左岸山坡上。进水口采用竖井型式布置，主要由引水明渠、拦污栅段、收缩段、闸门井段及闸后渐变段组成。闸后渐变段至调压井之间的洞段为引水隧洞段。与进水口相连洞段的中心线的方位角为NW323°25′41″，桩号引0+102.16m经平面转弯方位角转为NW357°48′22″，经约6200m长的直洞段，在桩号引6+339.99m处经平面转弯转为NE24°53′41″，引水隧洞总长6561.95m。其中引水隧洞（1+000～6+537.15）及压力管道制安为本合同工作内容。•本合同引水隧洞Ⅱ类围岩洞段，设计采用锚喷衬砌，开挖断面为城门洞型，顶拱圆弧中心角为120°，半径4.45m，边墙高3.38m，底宽7.9m，顶拱及边墙锚喷支护，喷混凝土厚0.1m，混凝土底板厚0.2m，底板上表面设置φ8@20×20钢筋网护面；Ⅲ类围岩洞段，均采用钢筋混凝土衬砌，断面为圆形，衬砌内径5.6m，厚0.4m；Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段，均采用钢筋混凝土衬砌，断面为圆形，衬砌内径5.6m，厚1.0m。锚喷衬砌洞段与钢筋混凝土衬砌洞段相互衔接部位采用渐变段相连，渐变段长10m，均布置在混凝土衬砌洞段内。•冲沟段采用钢管连接，冲沟段长265m（桩号引4+813.69～引5+078.69），明挖段钢管壁厚为24mm，内径5.6m，，钢管形成后采用低标号混凝土回填至地面，并在混凝土内设置钢管进入孔；洞挖段钢衬厚20mm，内径5.6m，洞挖段钢衬外包混凝土厚0.8m。二、施工方案•本合同段引水隧洞全长5537.15米，其中Ⅳ、Ⅴ级围岩约占总量的50﹪，其中圆形断面总长3400.66米，占总量的61﹪，其中型式1:2465.8米；其中型式2:729.8米；其中型式4:205米。在施工方案选择上，为加快施工进度，我部拟对圆形断面开挖变更为城门洞型，现就两种断面施工的优劣作出比较：1、施工工艺•园型断面施工的工艺和方案选取主要在装碴运输的方式，目前装碴运输普遍采取的有：有轨运输和无轨运输两种方式。本标段园形断面属中型断面，而且数量较多，适宜采用无轨运输方式，优点是适合中、小断面；缺点是受坡度限制、运输量小，本标段因支洞坡度都在6%以上，故不适用。而无轨运输，灵活、运输量大、坡度范围大，但受断面限制较大，本标段选用无轨运输。•圆形断面开挖采用台阶法施工，预留台阶作为施工平台，但隧道施工断面较小，施工机械无法平行作业，为确保施工进度，提高出渣速度，对隧道圆形断面段必须设置错车洞室，每间隔50米施工一个错车洞室，单个错车洞室长7.5米。•城门洞型断面可全断面一次开挖成型，爆破后可立即进行出渣作业，并可利用隧道宽度在隧道内错车。2、施工时间•圆形断面施工只能设置错车洞室，方能满足无轨出渣运输需要。本标段圆形断面总长3400.66米，按照每50米设置一个错车洞室，共计设置错车洞室68个，共计施工错车洞室510米。（错车洞室施工具体用时见下表）时间统计表序号断面形式长度（m)错车洞室数量（个）错车洞室长度（m）总计长度（m）循环进尺(m)循环时间（h）错车洞室封闭时间（h）总计时间（天）1圆形3400.66687.5/个5101.71024h/个1262城门型3400.66说明：1、由于圆形断面大部分设置在为Ⅳ、Ⅴ级围岩，有少量Ⅲ级围岩，且错车洞室开挖断面较小，故错车洞室开挖循环进尺按照1.7米。2、错车洞室在隧道进行混凝土施工时，必须进行封堵，前5米采用同级砼回填，后2.5米采用低标号砼。3、本表为错车洞室开挖、封堵预计时间，采用城门型断面施工则不需要。4、错车洞室临时支护方式拟采用喷射C20砼，d=100mm，是否施工锚杆视开挖后根据围岩情况现场确定。5、由于错车洞室封闭可考虑在混凝土施工时平行作业，故总计时间中未记入在内。•圆形断面施工根据装碴运输条件，必须预留一个平台，本标段须预留下台阶高度约1.5米，此时下台阶宽度为5.4～6米，才能满足装碴运输要求。若采用城门型断面施工，场地能满足装碴运输要求，可提高机械设备效率、可提高单循环进度、可加快施工进度；缺点是增加了开挖方量和回填量，增加了工程造价。•增加造价如下表：•增加造价统计表（Ⅰ-Ⅰ形式）序号断面形式长度每延米增加（m3)增加开挖量(m3）)增加造价(元）增加回填量（m3)增加造价（元）共计增加造价（元）1形式12465.84.4110874119864110874315346043521012形式2729.864.153029333887302987841012122973形式32054.1885794467857248530342997合计3400.661476016269951476042804005907359说明：表中回填工程量采用C10砼回填，价格按照290元/m3计算，价格为估算价格。3、造价增加•而采用园形断面需要设置错车硐室，也要增加开挖工程量和回填量，增加的造价如下表：•错车洞室增加造价统计表序号断面形式长度错车洞室数量（个）增加开挖量(m3)增加造价（元）增加回填量(m3)增加造价（元）喷射砼M3增加造价共计增加造价(元)C20C101圆形3400.666411648128395973241997433370266348039660980572城门形3400.66合计1164812839597324199743337026634803966098057说明：1、本表中未包含错车洞室临时支护的费用，错车洞室支护方式、具体支护参数，根据错车洞室开挖后具体围岩情况确定。2、错车洞室在隧道进行混凝土施工时，必须进行封堵，前5米采用同级砼回填，后2.5米采用C10砼回填，价格按照290元/m3计算，价格为估算价格。3、错车洞室临时支护方式采用喷射C20砼，d=100mm，是否施工锚杆视开挖后根据围岩情况现场确定。三、结论•综合以上各方面各项参数，采用Ⅰ-Ⅰ形式断面施工可以节约施工时间4个月，造价控制与采用施工错车洞室比较节约19万元（未计错车洞室其他支护工程量）。建议采用Ⅰ-Ⅰ形式断面施工。附图：